飞机装配工装组件库与快速装配设计技术

结合航空企业数字化应用的现状,基于飞机装配工装设计中的应用需求,研究工装组件的参数化设计、参数化组件库的构建以及组件的快速装配设计技术。应用CAA在CATIA平台上进行二次开发,实现了飞机装配工装组件库和快速装配设计功能,可提高装配工装设计的效率和质量。     

MBD技术在数字化协同制造中的应用与展望

随着信息技术、先进制造技术、新材料技术的迅猛发展,航空制造技术正面临着重大的变革,处于产业革命的前夜。数字化协同设计制造技术是航空产业革命的关键技术之一,本文探讨了在大型飞机研制中的基于模型的定义(Model based definition,MBD)技术在数字化协同设计制造中应用的一些方式方法以及存在的问题,提出了比较适合于目前国内航空企业实施MBD的一些思路。     

卫星三维电缆网设计与制造一体化集成研究与应用

针对卫星三维电缆网数字化设计、制造协同"信息孤岛"问题，提出了卫星三维电缆网设计与制造一体化流程和方法。通过基于模型的定义（Model based definition，MBD）三维电缆网协同设计方法，可以快速生成标准化、精细化的三维电缆网。基于MBD三维电缆网设计与工艺联动，开发了电缆网设计、加工、检测和装配联动软件模块，形成了一套电缆模型工艺信息快速提取方法。通过具体型号应用，验证了该方法在电缆网设计、加工、检测和总装的有效性和精确性。     

飞机数字化装配柔性工装的低成本化

数字化柔性工装是现代飞机装配中工装的主要形式。柔性工装通过其硬件系统和软件系统,实现了工装的自动柔性重构功能。但柔性工装的功能特点使得其制造成本相对较高。基于现代飞机精益制造要求,通过研究柔性工装的构成和特点,从工装硬件系统入手,提出降低柔性工装成本的方法。在此基础上,进一步研究基于零件关键特征不用工装直接装配的方法,阐述关键特征设计需考虑的因素及其关系。通过开展柔性工装的低成本化研究,为国内深入研究应用柔性工装提供技术支持。     

飞机内外前襟柔性工装研究

通过对数字化柔性装配技术的深入分析,结合某型号襟翼试验件研制,设计、制造了飞机内外前襟的数字化柔性工装,并完成了该柔性工装的安装、调试。该柔性工装由7个立柱式三坐标定位单元,各定位单元均能独立运动,由定位单元联合驱动实现内外前襟试验件4个部件的柔性装配。由应用结果可知:利用该工装提高了装配质量和效率,验证了内外前襟数字化柔性工装技术可行性。该工装的成功应用为后续类似结构的工装制造提供了成功案例。     

用于飞机零部件制造装配的柔性工装数控系统(英文)

研究了柔性工装计算机数字控制(Computer numerical control,CNC)系统,该系统适于控制多种用于飞机零部件制造和装配的柔性工装设备。给出了柔性工装的机械结构分类,分析了柔性工装设备的控制需求。同时提出了一种CNC系统的硬件和软件架构,并予以实现。该系统利用配置参数描述柔性工装的机械结构。根据配置参数,CNC系统可以自动生成其控制功能和人机界面(Human machine interface,HMI)操作功能。将该CNC系统应用于某蒙皮-桁条装配柔性工装设备,结果证明了系统的有效性。     

基于可重构柔性工装的机身框定位/支撑布局优化

可重构柔性工装使用柔性定位器实现装配件的定位/支撑,具有可重构和柔性的特点。使用可重构柔性工装进行机身立式装配时,存在的柔性形变产生柔性定位误差,影响装配精度。本文着眼于提高装配精度,针对立式装配中可重构柔性工装的柔性定位误差的控制策略展开研究。首先,根据工装的结构特点与定位/支撑原理,分析误差流,追溯误差来源。其次,通过优化框件的定位/支撑布局减小柔性定位误差的影响。考虑到优化中装配件的工艺特征产生的约束条件,针对定位/支撑点的可行设计域建立约束数学模型,设计修补算法和改进的优化算法。最后,使用MATLAB运行优化算法并调用基于APDL语言开发的参数化模型进行仿真计算,完成定位/支撑布局的约束优化。优化结果表明,得到的最优布局可以提高装配精度,改进的优化算法具备有效性,通过优化定位/支撑布局控制定位误差的策略具备可行性。     

基于用户自定义变更的本体进化

提出一种基于用户自定义变更的本体进化方法。首先给出了该方法的形式化描述,建立了本体一致性模型和原子变更及冲突消解方法,然后对用户自定义变更模型进行语义描述,将用户自定义变更转换成原子变更,并对其进行了优化。最后给出了用户自定义变更及优化的实例。结果表明:本方法可以很好地满足本体进化过程中用户的复杂需求,并实现了本体变更的形式化描述,解决了各种变更中的冲突问题。     

基于广义装配关系的复杂产品装配单元划分方法

通过分析复杂产品的装配几何关系,考虑夹具和工装在装配过程中的使用情况以及装配工艺性能,建立零部件之间的广义装配关系。在此基础上,构建以装配关系强度和装配并行度为目标的数学优化模型,采用免疫克隆算法进行聚类优化,完成复杂产品的装配单元划分。此方法不仅考虑零部件之间的广义装配关系,而且考虑单元划分的目的,使划分结果更加合理。最后,以某飞机机翼装配单元划分为例进行验证,结果表明该方法具有一定的适用性和有效性。     

导管装焊精确定位柔性辅助系统的设计与开发

针对运载火箭增压输送系统中的拼焊型管路产品，以实现管路产品焊接的柔性装配为最终目标，开展了装焊精确定位柔性辅助系统的设计与开发。根据拼焊型管路的传统制造模式，焊接装配是采用专用装焊工装保证导管的空间走向和总体尺寸，因而每项导管对应一套专用装焊工装，管路结构的调整将导致原工装的返修甚至报废，造成生产成本高且严重影响导管的研制周期，该问题在研制型号中尤为突出。随着型号越来越多，专用装焊工装数量也显著增多，给工装管理也带来了极大的挑战。本文通过装焊精确定位柔性辅助系统的设计与开发，以导管特征点的坐标为控制指令实现柔性装配系统按照装配要求进行精确走位和定位，以柔性化的装配系统实现不同规格、不同空间走向的拼焊型管路产品的焊接装配。     

型架双经纬仪三维测量法

分析了飞机装配型架测量中目前常用的光学工具法和机械坐标法的优缺点，从而说明了＂型架双经纬仪三维测量法＂必将得到日益广泛应用的原因。介绍了该方法的＂定标＂、空间一点位且的测量和计算原理以及所依据的几何模型的同时，论证了该方法在各种型架光学测量方法中所独有的以点作为单元的测量目的、一次测量多次处理、易与ＣＡＤ／ＣＡＭ系统集成等特点以及该方法的优越性和发展方向．本文还提出了测量精度的计算方法、数学模型以及＂精度场＂概念，为测量布局的优化设计、精度指标含义的明确提供了理论依据和计算方法。     

智能移动三坐标辅助定位的自适应控制方法

飞机部件的外形测量与误差评估是提升飞机装配质量的关键。针对测量工作要求高精度、高效率和无需专用工装的情况，同时针对被测对象外形尺寸大、各部位测量规范不同等难点，提出一种基于激光跟踪仪的智能移动三坐标辅助定位自适应控制技术。该技术以激光跟踪仪作为测量工具，以直角三坐标伺服机构作为靶标的辅助定位 装置，通过对直角三坐标伺服机构及导航小车进行任务规划与优化；同时激光跟踪仪实时反馈靶标目标位置，从而以最优路径的方式实现对测量机构多站位自主移动的全闭环自适应控制，提高了靶标的定位精度及测量效率。本文在线对测量数据进行了快速处理，得出了误差分布图，并精确地反映了测量点位的误差。实验结果表明：该方法可实现大尺寸部件的高精度快速测量，满足飞机大部件的测量要求。     

飞机型架参数化设计系统的开发与应用

本文介绍了AutoCAD二次开发飞机型架参数化设计系统的结构、功能、应用。说明对AutoCAD进行二次开发使得工装型架设计绘图效率大为提高。     

基于质量损失函数的模块实例稳健选配方法

为提高飞机工艺装备模块化设计的质量稳健性,提出了一种基于质量损失函数的模块化产品模块实例的稳健选配方法。该方法首先在给出质量损失函数统一描述的基础上,引入信噪比表达模块实例的稳定性。并综合考虑模块的功构连接形式和装配偏差,建立面向模块化产品的模块实例稳健选配模型,同时给出模型求解方法。最后,通过实例应用验证了方法的有效性和合理性。     

基于加权有向图的飞机装配顺序规划

合理的飞机装配顺序规划是确保飞机装配质量、缩短装配周期的有效途径。为此,提出了基于加权有向图的飞机部件装配顺序规划方法。以飞机零件间的装配几何关系、装配稳定性和装配工艺性为评价因子,对装配过程中零件间的装配依赖性进行量化,形成可表达装配依赖关系的加权有向图。在此基础上,通过模糊聚类和撕裂排序算法对装配零件进行装配顺序规划。最后通过某飞机机身中段装配顺序规划问题进行验证,规划结果表明该方法具有一定的可行性和有效性。     

Dimensional Variation Modeling of Aircraft Compliant Part Assembly Considering Clamping Force Change

Compliant parts are widely applied to aircraft structures. Due to the ease of deformation of compliant parts in assembly,the prediction of assembly variation is especially important for assembly quality control. A dimensional variation model considering the clamping force change in assembly is proposed based on the method of influence coefficient(MIC). First,the assembly process is decomposed into several steps including positioning,clamping,joining,and spring-back. Then,the force-displacement relationship is formulated according to the varied force conditions on the parts in each assembly step. Finally,two examples are illustrated to validate the proposed assembly variation model. The results show the impact of clamping force change is significant on the assembly variation,and the proposed model can predict the assembly variation more accurately than the referred method without clamping force correction at the over-constrained locating points of fixture.     

飞行器表面气动载荷的柔性智能蒙皮多参量测量

飞行器表面气动参数特征是飞行器结构设计和安全评估的重要依据,而风洞试验作为最有效的测试手段,通常面临破坏结构、测量物理量单一等问题。提出曲面共形的柔性智能蒙皮测量技术,集成了多种超薄柔性传感器阵列,通过剪纸–拼接的完全共形方式集成到飞行器结构表面,在不改变结构表面形貌的情况下同步实时测量壁面静态压力、脉动压力、温度、壁面剪应力等多种气动参数。在直流式风洞、射流平台和FL–9风洞中对NACA0012机翼和飞行器尾翼进行了变风速和变迎角试验,分析风洞试验中采集获得的多种气动参数,验证了该系统的可用性,为风洞试验中柔性智能蒙皮多参量同步测量气动特性研究提供参考。